JPH10317969A - ２サイクル内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２サイクル内燃機関において、燃焼室内混合
気の吹抜けを阻止して、燃費および排気浄化性能を高め
るともに、適正な濃度と量の混合気を確実に燃焼室に供
給して、良好な燃焼が得られるようにする。 【解決手段】 燃焼室と該燃焼室の側方に並設され燃料
噴射装置に連なるチャンバーとの連通路に、該連通路を
開閉自在に制御する制御弁を配設するとともに、連通路
を介して燃焼室に燃料を、チャンバーに高圧縮空気を、
それぞれ供給もしくは充填する２サイクル内燃機関にお
いて、連通路は、燃焼室13からチャンバー20に高圧縮空
気が流れる第１連通路28と、チャンバー20から燃焼室13
に混合気が流れる第２連通路21とからなり、制御弁32
は、第１連通路28に設けられる第１制御弁34と、第２連
通路21に設けられる第２制御弁24とからなり、第１制御
弁34と第２制御弁24とは、回転体の軸方向に並設連結さ
れた回転弁32（24、34）として構成され、回転体の第１
制御弁34と第２制御弁24との間の連結部には、各回転弁
の収納孔23間に密封手段（ラビリンス）35が設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、燃焼室内混合
気の吹抜けを阻止して、燃費および排気浄化性能を高め
た２サイクル内燃機関に関し、さらに詳しくは、燃焼室
と該燃焼室の側方に並設され燃料噴射装置に連なるチャ
ンバーとの連通路に、該連通路を開閉自在に制御する制
御弁を配設するとともに、該連通路を介して前記燃焼室
に燃料を、前記チャンバーに高圧縮空気を、それぞれ供
給もしくは充填する２サイクル内燃機関において、前記
制御弁の密封機能を高めて、前記燃料の供給圧を保持で
きるようにした２サイクル内燃機関に関する。

【０００２】

【従来技術】従来の２サイクル内燃機関では、気化器等
により供給された燃料が吸入空気と混合され、この混合
気がクランク室内に吸入された後、掃気開口を介して燃
焼室に供給され、排気開口の開放時期が掃気開口の開放
時期よりも早く（排気開口の開口上縁が掃気開口の開口
上縁より高い）設定されているため、燃焼室内に供給さ
れた混合気が排気通路に排出され、いわゆる、吹抜けが
生じ易かった。

【０００３】この吹抜けは、排気チャンバーの排気脈動
効果により、抑制されるものの、全運転域に亘っては、
抑制は困難であり、その結果、燃費と排気浄化性能とに
影響が出ていた。

【０００４】これを解決するものとして、特開平３−１
００３１８号公報および特開平５−３０２５２１号公報
の２サイクル内燃機関があった。

【０００５】特開平３−１００３１８号公報に記載され
た２サイクル内燃機関では、クランク室に逆止弁を介し
て高圧室が接続され、該高圧室と燃焼室とは空気通路で
もって接続され、該空気通路の下端に電磁弁が介装さ
れ、該空気通路の上端には、燃焼室に向って燃料を噴射
し得る燃料噴射弁が設けられている。

【０００６】また、特開平５−３０２５２１号公報に記
載された２サイクル内燃機関では、クランクケースとシ
リンダブロックとに隣接してチャンバーが配設され、ク
ランク室とチャンバーとの間に吸気制御弁が介装される
とともに、該チャンバーとシリンダの燃焼室との間に掃
気制御弁が介装され、該チャンバー内に向って燃料を噴
射する燃料噴射弁が設けられている。

【０００７】

【解決しようとする課題】しかしながら、特開平３−１
００３１８号公報記載の２サイクル内燃機関において
は、シリンダ側壁に燃焼室に臨んで燃料供給用開口を設
け、該開口に向けて垂直に直に燃料噴射弁を配設してい
るため、噴霧は排気開口側のシリンダ壁に衝突して、そ
こに付着し易い。

【０００８】また、ピストンと噴霧が干渉しないよう
に、噴霧時期を早めると、排気開口に吹き抜け易くな
り、逆に噴霧時期を遅らせるために燃料供給用開口を高
い位置に配設すると、燃料噴射弁が高温の燃焼ガスに曝
され、噴射弁に高い耐熱性が要求される。

【０００９】また、特開平５−３０２５２１号公報記載
の２サイクル内燃機関においては、掃気制御弁から噴射
される混合気は、全ての掃気開口を介して燃焼室に供給
される構造とされているため、混合気の排気開口からの
吹抜けが避けられない。

【００１０】本出願人は、これら従来のものが有する問
題点を解決したものとして、先に特願平８−２６９３６
６号の出願をした。しかしながら、このものにおいて
は、極短時間でのチャンバーへの効果的な圧力供給なら
びに燃焼室への正確な燃料供給という点については、燃
焼室と該燃焼室の側方に並設されたチャンバーとの連通
路に配設された制御弁と該制御弁を収納する弁収納孔と
の間から、該連通路を介して燃焼室に燃料を供給する混
合気の供給圧が漏れたりする可能性があり、さらに改良
すべき点が残されていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段および効果】本願の発明
は、前記のような難点を克服した２サイクル内燃機関の
改良に係り、その請求項１に記載された発明は、燃焼室
と該燃焼室の側方に並設され燃料噴射装置に連なるチャ
ンバーとの連通路に、該連通路を開閉自在に制御する制
御弁を配設するとともに、前記連通路を介して前記燃焼
室に燃料を、前記チャンバーに高圧縮空気を、それぞれ
供給もしくは充填する２サイクル内燃機関において、前
記連通路は、前記燃焼室から前記チャンバーに高圧縮空
気が流れる第１連通路と、前記チャンバーから前記燃焼
室に混合気もしくは高圧縮空気が流れる第２連通路とか
らなり、前記制御弁は、前記第１連通路に設けられる第
１制御弁と、前記第２連通路に設けられる第２制御弁と
からなり、前記第１制御弁は、排気開口閉塞時近傍で前
記第１連通路を連通させ、かつ、圧縮工程途中で前記第
１連通路を閉塞させ、前記第２制御弁は、掃気開口閉塞
時近傍で前記第２連通路を連通させ、かつ、圧縮工程途
中で前記第１連通路が閉塞される前に前記第２連通路を
閉塞させ、前記第１制御弁と前記第２制御弁とは、回転
体の軸方向に並設連結された回転弁として構成され、前
記回転体の前記第１制御弁と前記第２制御弁との間の連
結部には、前記各々の制御弁を構成する各回転弁の収納
孔間の密封手段が設けられたことを特徴とする２サイク
ル内燃機関である。

【００１２】請求項１に記載された発明は、前記のよう
に構成されているので、第２制御弁が設けられる第２連
通路から第１制御弁が設けられる第１連通路に、第２連
通路を流れる混合気もしくは高圧縮空気が漏れる量が著
しく低減され、混合気の供給圧が十分に保持されて、燃
焼室に供給される混合気の濃度と量が適正に維持され、
良好な燃焼が得られる。

【００１３】また、請求項２記載のように請求項１記載
の発明を構成することにより、一体の回転弁の外部に、
第１および第２制御弁を構成する各回転弁の収納孔間の
密封手段として、ラビリンス溝加工を施すという簡単な
方法により、第１および第２連通路間に実用上十分なシ
ール性が得られる。特にこの部位は、シリンダ孔との間
の壁厚が薄く、シリンダ側にオイルシールを入れる等の
ための空間の確保と加工が難しいが、このような手段の
採用により、容易に密封手段を形成できる。

【００１４】さらに、請求項３記載のように請求項１記
載の発明を構成することにより、一体の回転弁の外部
に、第１および第２制御弁を構成する各回転弁の収納孔
間の密封手段として、Ｏリングを設けるという比較的簡
単な方法により、第１および第２連通路間に実用上さら
に十分なシール性が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、先ず、図１ないし図６およ
び図８に図示される本願の請求項１および請求項２に記
載された発明の一実施形態（実施形態１）について説明
する。図１は本実施形態における火花点火式２サイクル
内燃機関の縦断側面図、図２は図１のII−II線で切断し
た横断側面図、図３は回転弁の縦断面図、図４および図
５は、それぞれ図３のIV−IV線およびＶ−Ｖ線で切断し
た断面図、図６は回転弁のラビリンスシール部分（図１
のＡ部）の拡大断面図、図８は本火花点火式２サイクル
内燃機関の運転サイクルを図示した説明図である。

【００１６】これらの図において、火花点火式２サイク
ル内燃機関１は、図示されない自動二輪車に搭載される
もので、該火花点火式２サイクル内燃機関１では、クラ
ンクケース２の上方にシリンダブロック３およびシリン
ダヘッド４が順次重ねられて、相互に一体に結合されて
いる。

【００１７】また、シリンダブロック３に形成されたシ
リンダ孔５にピストン６が上下に摺動自在に嵌装され、
該ピストン６とクランク軸８とは連接棒７によって相互
に連結されており、ピストン６の昇降に伴なってクラン
ク軸８が回転駆動されるようになっている。

【００１８】さらに、車体後方から前方に指向した吸気
通路10がクランクケース２の吸気通路10に接続され、該
吸気通路10にはスロットル弁（図示されず）とリード弁
12とが直列に介装され、スロットル弁は図示されない連
結手段を介してスロットルグリップ（図示されず）に連
結されており、スロットルグリップを一方向へ捩ると、
スロットル弁の開度が増大するようになっている。

【００１９】さらにまた、クランクケース２およびシリ
ンダブロック３には、シリンダ孔５の上部とクランク室
９とを連通する左右２本ずつ全体で４本の空気供給用掃
気通路14が形成され、それらのシリンダ孔５側の端部
は、開口15とされて該シリンダ孔５に開口している。

【００２０】排気通路16のシリンダ孔５側排気開口17
は、これら空気供給用掃気通路14の開口15より高い位置
にまで延びて、後述する混合気供給用開口（燃料供給用
開口）22と対抗した位置に配置されている。18は排気通
路16の排気開口17の近くに設けられた排気制御弁であ
る。シリンダ孔５の上方の略半球形状の燃焼室13は、排
気開口17寄りにオフセットされ、該燃焼室13に点火栓19
が配設されている。

【００２１】車体後方寄りに位置して、燃焼室13側方の
シリンダブロック３には、チャンバー20が並設されてい
る。そして、該チャンバー20と燃焼室13とを連通する第
１連通路28、第２連通路21の途中の弁収納孔23には、回
転弁32が回転自在に嵌装され、該回転弁32は、図示され
ない伝動機構により、クランク軸８と反対方向 (図１で
時計方向) に同一回転速度で回転駆動されるようになっ
ている。33は回転弁32の一端に装着され、前記図示され
ない伝動機構が架渡されるプーリである。

【００２２】前記第１連通路28には、燃焼室13からチャ
ンバー20に高圧縮空気が流れる。また、前記第２連通路
21には、チャンバー20から燃焼室13に混合気もしくは高
圧縮空気が流れる。そして、これら両連通路28、21にお
ける高圧縮空気と混合気の流れは、回転弁32を構成し第
１連通路28に設けられる一方の第１制御弁34と、回転弁
32を構成し第２連通路21に設けられる他方の第２制御弁
（混合気噴射制御弁）24とにより、それぞれ所定のタイ
ミングで開放・遮断制御される。

【００２３】なお、前記第１連通路28は、図２に図示さ
れるように、左右に２個所設けられており、これら左右
２個所の連通路28の各々に前記第１制御弁34が設けら
れ、これら左右２個所の連通路28の間に、前記第２連通
路21が配置されている。

【００２４】図３ないし図５には、これら第１制御弁34
と第２制御弁24とが並設された回転弁32の断面図が示さ
れている。第１制御弁34は、回転弁32の素材をなす回転
体の外周所定長の円弧の両端を直線で結んだ三日月形状
に切り落として形成され、第２制御弁24は、周方向所定
長、所定の深さの切欠き24a として形成され、その先端
は、混合気の噴霧が直線的に円滑になされるように、段
差をなくして形成されている。

【００２５】また、本実施形態１において、回転弁32の
素材をなす回転体の第１制御弁34と第２制御弁24との間
の外周面には、図６によりよく図示されるように、回転
弁32の収納孔23との間の間隙を密封する手段（回転弁32
の密封手段）として、ラビリンス35が形成されている。
これにより、第２制御弁24が設けられる第２連通路21を
流れる混合気もしくは高圧縮空気が、前記間隙を介して
第１連通路28の方に漏れるようなことがなくなり、混合
気の燃焼室13への供給圧が十分に確保されて、適正な濃
度と量の混合気が燃焼室13に供給され、良好な燃焼が得
られる。

【００２６】第１制御弁34、第２制御弁（混合気噴射制
御弁）24の開閉のタイミングは、次のようになされる。
図８をも参照して、第１制御弁34は、排気開口17の閉塞
時近傍で第１連通路28を連通させ、かつ、圧縮工程途中
で該第１連通路28を閉塞させ、この間、燃焼室13に臨む
高圧縮空気取入れ開口27から燃焼室13内の高圧縮空気を
チャンバー20に取り入れ充填する。38は第１連通路28の
チャンバー20側開口である。

【００２７】他方、第２制御弁24は、掃気開口15の閉塞
時に第２連通路21を連通させ、かつ、圧縮工程途中で前
記第１連通路28が閉塞される前に該第２連通路21を閉塞
させ、この間、チャンバー20から燃焼室13内に混合気を
供給噴射せしめる。

【００２８】混合気の形成は、次のようにしてなされ
る。図２に図示されるように、チャンバー20の左右両側
には、燃料噴射装置26がシリンダブロック３に左右対称
に取り付けられており、これらの燃料噴射装置26より噴
射された燃料は、第２制御弁24が第２連通路21を連通さ
せる直前に、該第２制御弁24の切欠き24a が形成する空
間内に両側斜め下方から噴出される。その噴出位置は、
平面視第２連通路21の略中央部であり（図２参照）、該
位置においてチャンバー20は、開口36、切欠き24a を介
して燃料噴射装置26に連なっている。

【００２９】次いで、第２制御弁24が第２連通路21を連
通させると、チャンバー20に充填されていた高圧縮空気
が、第２連通路21のチャンバー20側開口36より第２連通
路21内に流入し、待機していた燃料と混合して混合気を
形成しつつ、チャンバー20内の高圧により圧送されて、
混合気供給用開口22から燃焼室13に噴射される。

【００３０】図示の火花点火式２サイクル内燃機関１
は、前記のように構成されているので、図示されないス
タータモータによりクランク軸８が図１にて反時計方向
へ回転駆動されると、図８に図示されるように、上死点
（ＴＤＣ）前90°の時点にて排気開口17がピストン６に
より閉塞されて圧縮工程に入る。そうすると、第１制御
弁34が開いて第１連通路28を連通させ、燃焼室13内の高
圧縮空気が、高圧縮空気取入れ開口27、第１連通路28、
開口38を介してチャンバー20内に取り入れられる。

【００３１】さらに、上死点（ＴＤＣ）前75°の時点に
て連通路21の燃焼室13側端部の混合気供給用開口22がピ
ストン６により閉塞され、その後、高圧縮空気取入れ開
口27がピストン６により閉塞され、燃焼室13への混合気
の供給、チャンバー20への高圧縮空気の充填が相次いで
終了する。

【００３２】さらに燃焼室13が圧縮され、上死点前所定
タイミングにて点火栓19が点火され、また、ピストン６
の上昇によりクランク室９は膨張を続けて、吸気が続行
される。

【００３３】そして、上死点（ＴＤＣ）に達した以後、
燃焼室13内の混合気が燃焼して膨張するとともに、ピス
トン６の下降によりクランク室９は圧縮され、クランク
室９内の空気は圧縮される。さらに、上死点（ＴＤＣ）
から90°経過した時点 (排気制御弁18の上下位置で変動
する) で、排気開口17が開放され、燃焼ガスが排気通路
16より排出される。

【００３４】さらにまた、上死点（ＴＤＣ）から約122
°経過した時点で、ピストン６の下降により掃気開口15
が開口され、クランク室９内の圧縮された空気 (燃料を
含んでいない) が空気供給用掃気通路14を介して掃気開
口15より燃焼室13内に流入し、燃焼室13内の既燃焼ガス
が排気開口17の方に向って押し出され、空気のみによる
掃気が行なわれ、それと同時に燃料噴射装置26より燃料
が、第２制御弁24の切欠き24a と回転体（回転弁32）の
収納孔23とが形成する空間内に噴出される。

【００３５】次に、下死点（ＢＤＣ）から約58°経過し
た時点で掃気開口15がピストン６の上昇により閉塞さ
れ、掃気開口15からの空気の流入による掃気が停止され
るとともに、ほぼこの時点から、第２制御弁24が連通路
21を開通させ、混合気が混合気供給用開口22から燃焼室
13内に噴射され、残留既燃ガスを掃気し、同時に、ピス
トン６の上昇によるクランク室９の膨張でもって、吸気
通路10よりリード弁12を介してクランク室９内に空気が
吸入される。なお、前記残留既燃ガスの掃気に際し、混
合気の吹抜けはほとんどない。

【００３６】このように、図示の火花点火式２サイクル
内燃機関１では、掃気初期に空気のみによる掃気が行な
われるので、混合気がそのまま燃焼室13内を通過して排
気通路16へ排出される吹抜けが未然に阻止され、燃費の
向上と未燃ガスによる大気汚染の防止が達成され得る。

【００３７】また、チャンバー20に充填された空気と燃
料噴射装置26より噴射された燃料とにより連通路21内に
おいて生成される混合気は、濃い混合気であり、これ
が、空気供給用掃気通路14を通過した燃料を含まない空
気によって充分に掃気された燃焼室13内に流入するの
で、該燃焼室13内で適正な濃度の混合気となり、良好な
燃焼が得られて、高水準の燃費と、高い排気浄化性能が
達成され得る。

【００３８】次に、図７に図示される本願の請求項３に
記載された発明の一実施形態（実施形態２）について説
明する。本実施形態においては、回転弁32の素材をなす
回転体の第１制御弁34と第２制御弁24との間の外周面に
形成される密封手段は、実施形態１におけるラビリンス
35に代えて、Ｏリング37とされている。

【００３９】該Ｏリング37は、回転弁32の回転摺動と高
温に対し十分に耐久性のある材料により形成され、回転
体の外周面に形成された溝にワッシャを介して保持され
て、１個もしくは２個設けられる。その他は、実施形態
１と同様であるので、詳細な説明を省略する。本実施形
態２においても、実施形態１と同様の作用、効果を奏す
ることができる。

【００４０】本願の発明において、回転弁の素材をなす
回転体の第１制御弁と第２制御弁との間の外周面に設け
られた、該回転体（回転弁）の収納孔との間の密封手段
は、また、本願の発明の２サイクル内燃機関が複数気筒
並設され、複数の回転弁を有する１本の回転体が、これ
ら複数気筒のシリンダ壁を貫通して設けられる場合の、
隣接する気筒間の同様の個所の密封手段として、好適に
適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１および請求項２に記載された発
明の一実施形態（実施形態１）における火花点火式２サ
イクル内燃機関の縦断側面図である。

【図２】図１のII−II線で切断した横断側面図である。

【図３】図１の実施形態において、回転弁の縦断面図で
ある。

【図４】図３のIV−IV線で切断した断面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線で切断した断面図である。

【図６】図１のＡ部の拡大図である。

【図７】本願の請求項３に記載された発明の一実施形態
（実施形態２）における火花点火式２サイクル内燃機関
に使用される回転弁の密封手段（Ｏリング）部分の断面
図であって、図６と同様の図である。

【図８】図１および図７の実施形態において、火花点火
式２サイクル内燃機関の運転サイクルを図示した説明図
である。

【符号の説明】

１…火花点火式２サイクル内燃機関、２…クランクケー
ス、３…シリンダブロック、４…シリンダヘッド、５…
シリンダ孔、６…ピストン、７…連接棒、８…クランク
軸、９…クランク室、10…吸気通路、12…リード弁、13
…燃焼室、14…空気供給用掃気通路、15…掃気開口、16
…排気通路、17…排気開口、18…排気制御弁、19…点火
栓、20…チャンバー、21…第２連通路、22…混合気供給
用開口（燃料供給用開口）、23…弁収納孔、24…第２制
御弁（混合気噴射制御弁）、24a…周方向切欠き、25…
伝動機構、26…燃料噴射装置、27…高圧縮空気取入れ開
口、28…第１連通路、32…回転弁、33…プーリ、34…第
１制御弁、35…ラビリンス、36…開口、37…Ｏリング、
38…開口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 25/16 Ｆ０２Ｂ 25/16 Ｒ 25/20 25/20 Ｚ Ｆ１６Ｊ 15/447 Ｆ１６Ｊ 15/447

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室と該燃焼室の側方に並設され燃料
   噴射装置に連なるチャンバーとの連通路に、該連通路を
   開閉自在に制御する制御弁を配設するとともに、前記連
   通路を介して前記燃焼室に燃料を、前記チャンバーに高
   圧縮空気を、それぞれ供給もしくは充填する２サイクル
   内燃機関において、 前記連通路は、前記燃焼室から前記チャンバーに高圧縮
   空気が流れる第１連通路と、前記チャンバーから前記燃
   焼室に混合気もしくは高圧縮空気が流れる第２連通路と
   からなり、 前記制御弁は、前記第１連通路に設けられる第１制御弁
   と、前記第２連通路に設けられる第２制御弁とからな
   り、 前記第１制御弁は、排気開口閉塞時近傍で前記第１連通
   路を連通させ、かつ、圧縮工程途中で前記第１連通路を
   閉塞させ、 前記第２制御弁は、掃気開口閉塞時近傍で前記第２連通
   路を連通させ、かつ、圧縮工程途中で前記第１連通路が
   閉塞される前に前記第２連通路を閉塞させ、 前記第１制御弁と前記第２制御弁とは、回転体の軸方向
   に並設連結された回転弁として構成され、 前記回転体の前記第１制御弁と前記第２制御弁との間の
   連結部には、前記各々の制御弁を構成する各回転弁の収
   納孔間の密封手段が設けられたことを特徴とする２サイ
   クル内燃機関。
2. 【請求項２】 前記第１制御弁と前記第２制御弁とを構
   成する各回転弁は、一体の回転弁として形成され、前記
   密封手段は、該一体の回転弁の外部に設けられたラビリ
   ンスであることを特徴とする請求項１記載の２サイクル
   内燃機関。
3. 【請求項３】 前記第１制御弁と前記第２制御弁とを構
   成する各回転弁は、一体の回転弁として形成され、前記
   密封手段は、該一体の回転弁の外部に設けられたＯリン
   グであることを特徴とする請求項１記載の２サイクル内
   燃機関。